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1、实验4-5 电光调制器性能的测试,南开大学基础物理实验教学中心 近代物理实验室,实验概述,外场对晶体宏观性质的影响，主要反映在晶体的折射率的变化上，这种变化虽小，但足以改变光在晶体中传播的许多特性，因而可以达到利用外场来控制光的传播方向、位相、强度、偏振态等，从而使输出光成为可利用的讯号光。,晶体的折射率因外加场而发生变化的现象为电光效应。折射率与外电场成比例改变的称为线性电光效应或普克尔效应，与外加场的二次方成比例改变的，称为二次电光效应或克尔效应。外电场可以是直流场或交变场，频率可高达超高频或微波的范围。线性电光效应公式：,实验原理,双折射 o光和e光都是偏振光，振动方向互相垂直。o光的折
2、射率不随方向而变，e光的折射率则随方向而变。,折射率椭球 折射率椭球（习惯称光率体）是描述晶体光学性质常用的示性面，在各向异性介质的主轴坐标系中，光率体用下式描述：,式中n1、n2、n3为该光率体在主轴方向上的折射率，称为主折射率,输出光的干涉 在晶体的光学性质研究和应用电光效应时，经常要使用两个偏光镜，一个偏光镜用于产生线偏振光，称为起偏镜，另一个偏光镜称检偏镜或分析镜，它可使具有一定光程差的两个相干的线偏振光在同一个平面内振动，引起干涉而产生强度的变化。右图为检偏镜和起偏镜偏振方向互相垂直情况下的干涉。,实验操作,本实验采用横向电光调制,起偏镜和检偏镜偏振方向互相垂直的情况下，输出光强与电
3、压的关系如下式：,右图为相应的工作曲线,实验所使用的主要仪器装置有：He-Ne激光器，直流电压，交流电压，双踪示波器，光检测器，起偏镜，检偏镜，1/4波片等。晶体为铌酸锂单晶，n o=2.286，n e=2.200，3m点群，负单轴晶。He-Ne激光的波长=632810-8cm()，电光调制晶体的L=23mm，D=2.5mm。,调整光路：将激光方向调至水平，放入减光镜、起偏镜、光栏、晶体、检偏镜、探测器。调节检偏镜和起偏镜偏振方向互相平行，并旋转减光镜使得输入光强I0处于探测器的最大量程，记下光强。调节检偏镜和起偏镜偏振方向互相垂直，记下检偏镜的偏振方向。放入晶体，并调节晶体的方位使其光轴与激
4、光方向平行，此时光强应该接近于零，记下此最小光强。然后调节检偏镜与起偏镜平行，测最大光强，算出消光比，若消光比在80以上，认为晶体光轴与激光平行。给晶体加直流电压，改变电压大小，同时记录光强，将数据点描成工作曲线。测出半波电压，代入公式计算电光系数。,给晶体同时加上交流电和直流电，通过直流电压改变输出光的波形。,光信号与电压的关系,最后在不加直流电压的情况下加入1/4波片，可观察到 光信号与无波片但是加V/2时的光信号相同。,思考题:,1怎样保证激光束是沿着晶体的光轴传播的？2如果P2/P1，导出被调制光强的公式。3为什么在具有对称中心的晶体中，线性电光效应不存在？4激光束的方向为什么必须沿着晶体的光轴入射？如果激光束与光轴不平行，对实验结果有何影响？为什么？,参考文献,李荫远，杨顺华，非线性光学，第一、三章蒋民华，晶体物理，第五、六章肖定全，王民，晶体物理，第一、四、六章相关内容许煜寰，铁电与压电材料，第三章Yair.A.Introduction to optical electronics,Chapterq(1976),
